PL183115B1

PL183115B1 - Sposób usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej z zawiesiny wodnej i urządzenie do stosowania tego sposobu

Info

Publication number: PL183115B1
Application number: PL96315067A
Authority: PL
Inventors: Kurt Weihs
Original assignee: Oemv Ag
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 2002-05-31
Also published as: EP0752459A2; SK281751B6; HUP9601815A1; DK0752459T3; NO314538B1; AT402369B; HRP950461B1; HU9601815D0; DE59603700D1; EP0752459B1; NO962774D0; NO962774L; CZ195096A3; ATA112895A; PL315067A1; HRP950461A2; SK86396A3; CZ289631B6; EP0752459A3

Abstract

1. Sposób usuwania hydrofobowej frakcji cieklej, zwlaszcza ropy naftowej, produktów destylacji ropy naftowej lub im podobnych, z wodnej zawiesiny o zawartosci 10-40% wagowych hydrofobowej frakcji cieklej, zwlaszcza 15-25% wagowych, ewentualnie 18-22% wagowych, i o zawartosci frakcji osadowej, np. 25-40% wagowych maczki kamiennej, przy czym te wodna zawiesine, ewentualnie wobec dodatku wody, skladuje sie w zbiorniku, zwlaszcza w basenie, i z po- wierzchni wody odciaga sie hydrofobowa frakcje ciekla a z zawiesiny wodnej odciaga sie wode, znamienny tym, ze za wiesine w zbiorniku powtórnie miesza sie z woda i na powie- rzchni wody odciaga sie hydrofobowa frakcje ciekla, po czym z zawiesiny, wykazujacej mniejszy udzial hydrofobowej fra kcji cieklej, odciaga sie wode i ewentualnie obniza sie dalej zawartosc hydrofobowej frakcji cieklej w zawiesinie. 12. Urzadzenie do oddzielania hydrofobowej frakcji cieklej, zwlaszcza ropy naftowej, produktów destylacji ropy naftowej lub im podobnych, z wodnej zawiesiny, majace zbior- nik, wykazujacy co najmniej jedna wodoszczelna warstwe, np. zawierajaca gline, tworzywo sztuczne lub im podobne, która niesie warstwe tlucznia i/lub zwiru, i wykazujacy urzadzenie do powierzchniowego odciagania dla powierzchniowej war stwy wody i dla na niej plywajacej warstwy, znamienne tym, ze w warstwie tlucznia i/lub zwiru jest umieszczony przewód do odciagania cieczy i/lub przew ód do doprowadzania gazu. Fig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej z zawiesiny wodnej i urządzenie do stosowania tego sposobu.

Podczas udostępniania pól naftowych jak i w trakcie transportowania ropy naftowej gromadzą się mieszaniny drobnozmielonej mączki kamiennej, piasku, materiałów ziarnistych itp. z ropą naftową i wodą. Takie mieszaniny noszą nazwę szlamu i sąpoddawane rozmaitym obróbkom. Mieszanina tego rodzaju posiada charakterystyczny stosunek substancji stałych do ropy naftowej, wynoszący w częściach wagowych 1,5 - 1,7. Resztę stanowi woda, przy czym występuje stosunkowo duża zawartość produktów naftowych, wynosząca co najmniej 8% wagowych. Szlamy tego rodzaju, które należy określić mianem zawiesin, zawierają do 40% wagowych hydrofobowej frakcji ciekłej, np. ropy naftowej.

W stanach Zjednoczonych Ameryki w celu zmniejszenia całkowitej zawartości ropy naftowej w szlamach tego rodzaju, mieszano je z ziemią nadającą się do użytku rolniczego, w wyniku czego drobnoustroje tlenowe powodowały rozkład produktów naftowych do CO₂ i białka. Stosowanie takiego sposobu było jednak ograniczone głównie do terenów, na których występowały małe ilości opadów, tak że nie mogło nastąpić zanieczyszczenie wód gruntowych.

W celu zmniejszenia ilości szlamu otrzymywanego w wyniku płukania odwiertów lub podczas podobnych operacji, zawraca się go do obiegu po oddzieleniu gruboziarnistych składników, np. za pomocą sit, wirówek itp. Zamknięte lub prawie zamknięte układy są szczególnie energoi pracochłonne, tak że stosuje się je tylko w specjalnych miejscach.

Stosowany w praktyce sposób obróbki szlamów wiertniczych lub tp. polega na tym, że poddaje się je w dużym basenie powolnemu rozdzielaniu na składniki oleofilowe i hydrofilowe i równocześnie usuwa z nich maksymalną ilość wody. Postępuje się przy tym tak, że szlam wprowadza się do zbiornika, jakim jest np. kilkakrotnie uszczelniony i kontrolowany basen, i pokrywa go warstwą wody, która pochodzi z analogicznej obróbki w innym basenie. Następuje przy tym osadzanie się szlamu powodowana działaniem siły ciążenia, przy czym w osadzonym szlamie jeszcze sązamknięte drobne cząstki produktów naftowych. W wyniku działania napięcia powierzchniowego produktów naftowych tworzą się z czasem większe krople, które wskutek różnicy ich ciężaru właściwego w stosunku do ciężaru właściwego wody wypływają na powierzchnię. Takie wypływanie jest wspierane dodatkowo przez fermentacje beztlenową w osadzie, powodującąpowstawanie metanu lub innego gazu, który ze względu na szczególnie dużą różnicę jego ciężaru właściwego w stosunku do ciężaru właściwego wody może unosić się do góry łatwiej niż kropelki ropy naftowej i w wyniku tego tworzy pory lub kanały, wzdłuż których z kolei mogą unosić się do góry produkty naftowe. Ropę naftową odsysa się z powierzchni, po tym uwalnia od przylegającej do niej wody i odprowadza do fazy przeróbki przemysłowej ropy naftowej. Zależnie od wymagań takie składowanie może mieć miejsce w przeciągu dłuższego okresu czasu, przy czym następuje coraz powolniejsze wydzielanie się hydrofobowej fazy ze szlamu lub z osadu.

Potem zależnie od wymagań można po wykonaniu analizy przeciętnego składu osadów odciągnąć znajdującą się nad nimi wodę i osady, które z reguły zawierają co najmniej wagowych produktów naftowych, odprowadzić na specjalne składowisko. Takie specjalne składowiska muszą odpowiadać szczególnym wymaganiom. Np. nie mogą one komunikować się ze zwierciadłem wody gruntowej w otoczeniu. Te warunki są spełniane zwłaszcza przez kopalnie soli, gdyż złoża soli były trwałe przez tysiące lat tylko dzięki temu, że nie było żadnych połączeń ze źródłami wody, które w przeciągu krótkiego czasu mogły spowodować wyługowanie soli.

Niniejszy wynalazek wychodzi z wyżej podanego stanu techniki.

Dalszy stan techniki jest dany przez US-A-4,851,123, w którym opisano przerób substancji odpadkowej z rafinerii ropy naftowej, przy czym ta substancja odpadkowa zawierała 13% wagowych substancji stałych, 8% wagowych ropy naftowej, towotu itp. i wodę jako resztę. Taką mieszaninę miesza się intensywnie, po czym dekantuje się zawiesinę znajdującą się nad substancją stałą. Do dekantatu dodaje się ciecz flotacyjną, która jest pianotwórcza, po czym wprowadza się powietrze sprzężone. Piana zbierająca się na powierzchni zawiera dużą część ropy naftowej występującej w szlamie.

183 115

Celem niniejszego wynalazku jest zaproponowanie sposobu usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej z zawiesiny wodnej i urządzenia do stosowania tego sposobu, za pomocą których mimo małego nakładu na aparaturę oraz małego zużycia energii, i robocizny można usuwać hydrofobową fazę z zawiesiny, tak że staje się ona odprowadzalna na składowisko nie zagrażające środowisku naturalnemu względnie może być szczególnie prosto poddawana dalszemu rozkładowi na drodze mikrobiologicznej.

Sposób usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej, zwłaszcza ropy naftowej, produktów destylacji ropy naftowej lub tp. z zawiesiny wodnej o zawartości hydrofobowej frakcji ciekłej 10 - 40% wagowych, zwłaszcza 15 - 25% wagowych, ewentualnie 18 - 22% wagowych, i frakcji osadowej, np. mączki kamiennej 25 - 40% wagowych, przy czym dodając ewentualnie wodę do zawiesiny wodnej gromadzi się ją w zbiorniku, zwłaszcza w basenie, i z powierzchni wody odciąga hydrofobową frakcję ciekłą, a z zawiesiny wodnej odciąga wodę, polega głównie na tym, że zawiesinę w zbiorniku miesza się wielokrotnie z wodą i z powierzchni wody odciąga hydrofobową frakcję ciekłą, po czym z zawiesiny zawierającej mniejszą część hydrofobowej frakcji ciekłej odciąga się wodę i ewentualnie obniża dalej zawartość hydrofobowej frakcji ciekłej w zawiesinie.

Zawiesiny wodne tego rodzaju powstająw przemyśle naftowym w ramach różnych operacji technologicznych i majątypowy stosunek substancji stałych do ropy naftowej, wynoszący 1,5-1,7. Mieszaniny o takim składzie powstająpodczas udostępniania pól naftowych, zarówno w trakcie wierceń kierunkowych jak i podczas wierceń wydobywczych w ramach procesu wydobywania ropy naftowej, płukania otworów eksploatacyjnych jak również na etapie przetwórstwa ropy naftowej. Frakcja osadowa, np. mączka kamienna, koks z ropy naftowej, wyszlamowany grunt lub tp., z reguły nie jest już w ogóle lub tylko w małym stopniu ekstrahowalny dalej przez wodę, tak że taka obojętna substancja może być bez ryzyka recyrkulowana. Zawarta w zawiesinie woda, której ilość maleje w sposób naturalny wskutek parowania powodowanego prężnością pary wodnej, zasadniczo może być stosowana w obiegu do dalszej obróbki substancji odpadkowych. Tylko ta część szlamu, która ma za dużą zawartość hydrofobowych składników ciekłych, musi być poddana dalszej obróbce. Ze względu na bardzo duże ilości takich części szlamu możliwe jest stosowanie tylko jak najprostszego sposobu obróbki o małej pracochłonności. Szlamy takie można wprawdzie zobojętniać na drodze cieplnej, lecz całkowite zużycie energii w tym celu i ilości gazów odpadkowych wymagających oczyszczania są tak duże, że należy obawiać się większego obciążenia środowiska naturalnego przez usuwane popioły filtracyjne, pozostałości filtracyjne itp. Istnieje także możliwość poddawania szlamów zawierających hydrofobowe frakcje ciekłe ekstrakcji rozpuszczalnikami organicznymi, przy czym wtedy hydrofobowe składniki muszą być uwalniane od rozpuszczalników organicznych. Takie sposoby sąbardzo kosztowne i w przypadku otrzymywania dużych ilości zawiesin nie mogą być stosowane. Całkowicie niespodziewane było to, że usuwanie dużych ilości hydrofobowych składników ciekłych z zawiesiny można osiągnąć za pomocą prostych operacji technologicznych, takich jak wielokrotne mieszanie z wodą zawiesiny w zbiorniku i następnie odciąganie hydrofobowych frakcji ciekłych wypływających na powierzchnię wody oraz odwodnienie zawiesiny przeprowadzane po zakończeniu wymienionych operacji technologicznych. Tak otrzymaną gruzełkowatą zawiesinę lub pozostałość zawiesiny o małej zawartości wody można poddawać np. rozkładowi mikrobiologicznemu ze względu na małą ilość zawartych w niej węglowodorów.

Gdy mieszanie zawiesiny z wodą odbywa się za pomocą strumieni gazu, zwłaszcza strumieni powietrza, wówczas można osiągnąć szczególnie dobre wymieszanie, przy czym unoszące się pęcherzyki gazu wytwarzają, np. w zawiesinie, pory o minimalnym przekroju równym w przybliżeniu przekrojowi tychże pęcherzyków, które mogą służyć do dalszego wydzielania się hydrofobowych składników ciekłych. Stosowanie powietrza daje ponadto tę korzyść, że może być prowadzona fermentacja, np. fakultatywna fermentacja tlenowa, podczas której z reguły jako produkty przemiany materii powstajągazy, które razem z hydrofobowymi składnikami ciekłymi wypływają na powierzchnię leżącej nad nimi warstwy wody.

183 115

Gdy gaz, zwłaszcza powietrze, wprowadza się do zawiesiny impulsowo, szczególnie pod ciśnieniem 5 -10 10⁵ Pa, zwłaszcza w czasie 1-5 sekund, wówczas ze względu na różnicę ciśnień następuje szczególnie dobre i proste wymieszanie zawiesiny z wodą, przy czym z uwagi na limitowanie czasowe może następować zlewanie się oleofilowych kropelek, tak że mogą się one prędzej łączyć i dzięki temu bez przeszkód wypływać na powierzchnię.

Gdy gaz, zwłaszcza powietrze, doprowadza się przez przewody gazowe, które sąumieszczone w zawiesinie i/lub pod nią, wówczas następuje proste i korzystne dla przepływu wytwarzanie porów w zawiesinie, przy czym, dzięki temu, że gaz można doprowadzać stosując tylko małe nadciśnienie, pory te ułatwiają łączenie się hydrofobowych kropli w zawiesinie.

Gdy gaz, zwłaszcza powietrze, ogrzewa się przed wprowadzeniem, szczególnie do temperatury 40 - 50°C, wówczas zwiększa się przez to siłę wyporu gazu wewnątrz zawiesiny lub wody, przy czym równocześnie ogrzewa się zawiesinę i powoduje znaczną intensyfikację fermentacji wywoływanej przez drobnoustroje w zawiesinie, jak również ponadto obniża się napięcie powierzchniowe poszczególnych oleofilowych kropelek wewnątrz zawiesiny, co pociąga za sobą łączenie się ich i dzięki temu szybsze wznoszenie się ku powierzchni.

Gdy gaz, zwłaszcza powietrze wprowadza się do zawiesiny poprzez prowadzone wzdłuż powierzchni wody dźwigary, szczególnie tratwy, wówczas wprowadzanie gazu nawet do dużych zbiorników lub basenów może się odbywać w wymagany nieciągły sposób, przy czym jest potrzebny tylko niewielki wysiłek konstrukcyjny, aby osiągnąć w szczególnie prosty sposób wymieszanie we wszystkich częściach zbiornika lub basenu.

Gdy zawiesinę wypływającą na powierzchnię wody zawraca się, ewentualnie razem z powietrzem, do zawiesiny znajdującej się na dnie zbiornika, np. za pomocą pompy szlamowej, wówczas następuje szczególnie dobre rozdzielanie zawiesiny na hydrofitowe i hydrofobowe składniki, przy czym przez ponowne wtłaczanie zawiesiny polepsza się stopień wymieszania.

Gdy po zakończeniu usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej odciąga się wodę, zwłaszcza przez przewody cieczowe umieszczone poniżej zawiesiny, wówczas szczególnie skutecznie uwalnia się zawiesinę od wody, co umożliwia osiąganie szczególnie małego ciężaru całkowitego frakcj i, która ma być poddawana dodatkowej obróbce, przy czym równocześnie zapewnia się korzystną gospodarkę wodną.

Gdy zawiesinę, z której odciągnięto wodę, układa się w postaci kopców, które przetrząsa się, zwłaszcza mechanicznie, wówczas przeprowadza się fermentację tlenową już częściowo wysuszonej zawiesiny, przy czym można posługiwać się w tym celu tradycyjnymi technologiami, takimi jak np. przetrząsanie kopców za pomocą urządzeń mechanicznych, składowanie kopców na wodoszczelnych podłożach, dnach lub tp.

Gdy zawiesinę, z której odciągnięto wodę, miesza się z materiałami upostaciowującymi, np. takimi jak słoma, kora lub tp., wówczas zapewnia się szczególnie prosty dopływ tlenonośnego powietrza, przy czym ponadto dzięki istniejącym strukturom szczególnie prosto i skutecznie odbywa się ulatnianie produktów przemiany materii, np. takich jak CO₂, p metan, itp.

Gdy zawiesinę miesza się z drobnoustrojami, zwłaszcza z podłożem nośnikowym dla drobnoustrojów, np. takim jak drewniane płyty wiertarskie urządzeń transportowych lub tp., które to drobnoustroje rozkładają hydrofobowe substancje ciekłe, wówczas można osiągnąć korzystny stopień rozkładu specyficznej ropy naftowej lub tp., przy czym do tych specjalnych węglowodorów stosuje się z reguły wyspecjalizowane drobnoustroje.

Szczególnie korzystna postać wykonania polega na tym, że zawiesinę miesza się z ciętymi częściami zielonymi, np. takimi jak trawa i krzewy. Cięte części zielone zawierają z reguły termofilowe drobnoustroje, które powodująich przyśpieszony rozkład w podwyższonej temperaturze. Dzięki temu można prowadzić korzystne suszenie substratu, przy czym ponadto wskutek działania podwyższonej temperatury następuje przyśpieszenie rozkładu oleofilowych składników, przy założeniu, że podwyższoną temperaturę 60 - 70°C mają tylko wyspowe obszary, to znaczy te obszary które łączą się z materiałem zielonym.

183 115

Gdy do zawiesiny doprowadza się źródła azotu, wówczas w szczególnie korzystny sposób uwzględnia się nadmiemąpodaż węgla do rozkładu przez drobnoustroje i budowy substancji ich własnego ciała.

Zadaniem wynalazku jest także zaproponowanie urządzenia do bezpiecznej dla środowiska naturalnego obróbki substancji zawierających ropę naftową lub tp., które nadaje się do przyjmowania dużych objętości tych substancji i umożliwia obrabianie dużych ilości zawiesin zanieczyszczonych hydrofobowymi substancjami, przy małej pracochłonności tej obróbki i niskim zapotrzebowaniu energii.

Będące przedmiotem wynalazku urządzenie do usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej, zwłaszcza ropy naftowej, produktów destylacji ropy naftowej lub tp., z zawiesiny wodnej z basenem, posiadającym co najmniej jedną wodoszczelną powłokę z gliny, tworzywa sztucznego lub tp., która niesie warstwę tłucznia i/lub żwiru, i posiadającym powierzchniowe urządzenie odciągające, polega głównie na tym, że w warstwie tłucznia i/lub żwiru jest umieszczony przewód do odciągania cieczy i/lub przewód do doprowadzania gazu. Takie urządzenie umożliwia w szczególnie prosty i bezpieczny dla środowiska naturalnego sposób składowanie zawiesin zawierających produkty naftowe, przy czym jest umożliwione ewentualne odciąganie w prosty sposób cieczy, a więc wody z podłoża, i szczególnie prosto może być realizowane doprowadzanie gazu, który ułatwia łączenie się ze sobą kropelek ropy naftowej lub tp.

Gdy zostanie przewidziana tratwa, która jest przemieszczalna wzdłuż powierzchni wody i niesie urządzenie do wstrzykiwania gazu i/lub urządzenie do pompowania szlamu, wtedy bez ponoszenia wysokich kosztów aparaturowych można zapewnić mieszanie zawiesiny z wodą rozmieszczone w całej przestrzeni zbiornika, przy czym ponadto przez wywoływanie cyrkulacji szlamu jest umożliwione głębsze zasilanie zawiesiny znajdującej się na dnie a szlam wypływający na powierzchnię jest w celu rozdzielenia zawracany do zawiesiny i w celu połączenia z innymi oleofilowymi kropelkami zasila zawiesinę.

Gdy urządzenie do wstrzykiwania gazu posiada zbiornik ciśnieniowy gazu, wówczas mogą być dostarczane w przeciągu krótkiego czasu większe ilości gazu pod dużym ciśnieniem, które umożliwiają szczególnie dobre mieszanie zawiesiny z wodą.

Gdy urządzenie do pompowania szlamu posiada przewód ssący z wlotem umieszczonym pod wodą blisko jej powierzchni, wówczas wypływającą na wierzch zawiesinę, która może zawierać np., cząstki gazu, można szczególnie łatwo zawracać do zawiesiny znajdującej się na dnie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia basen w przekroju oraz fig. 2 - dwa leżące obok siebie kopce w przekroju.

Basen pokazany na fig. 1 posiada folię 1 z tworzywa sztucznego, która składa się z polietylenu i ma grubość 2 mm. Pod folią i po jej bokach jest przewidziana warstwa 2 gliny o przeciętnej grubości co najmniej 60 cm. Pod folią 1 i warstwą2 gliny sąumieszczone rury ssące 3, które służą do wskazywania wody wypływającej ewentualnie z basenu 4. Na dnie 5 basenu 4 jest umieszczona warstwa 6 żwiru, w której są przewidziane przewody 7 do odsysania wody. Przewody posiadają perforacje wzdłuż ich tworzących, tak że woda może być zzasysana wzdłuż całego dna 5 basenu 4. Powyżej warstwy 6 żwiru jest umieszczona dalsza drobnoziarnista warstwa 8, w której są umieszczone przewody powietrzne 9, posiadające również perforacje. Powyżej tych obydwóch warstw 6 i 8, z których każda ma grubość około 25 cm, znajduje się osadzona zawiesina 10 o grubości około 300 cm. Na powierzchni 11 wody pływa tratwa 12, która za pomocą nie przedstawionych cięgien linowych może być przeciągana wzdłuż powierzchni. Na tratwie 12 są umieszczone: urządzenie 13 do wstrzykiwania powietrza i pompa szlamowa 14. Urządzenie 13 posiada zbiornik powietrza sprężonego do ciśnienia 1,0 MPa o pojemności 1501, z którego jest odprowadzany w przeciągu jednej sekundy strumień powietrza podawany w wodzie w kierunku dna. Zawór otwiera się samoczynnie, gdy zostaje osiągnięte ciśnienie 1,0 MPa. Takie urządzenia do wstrzykiwania powietrza są znane z techniki stosowanej do obsługi silosów, np. do odrywania od ścianek silosa akumulacji ziaren zboża. Pompa szlamowa 14 zasysa szlam z obszaru przypowierzchniowego wzbity do góry kłębami przez urządzenie do wtryskiwania powietrza i wtłacza go z powrotem do zawiesiny 10. Powierzchniowe urządzenie odciągowe 15 posiada wąż 16,

183 115 który jest hydrofobowy i w trakcie ruchu po powierzchni 11 wody pobiera wypływającą na wierzch hydrofobową frakcję.

Wąż jest poddawany wyciskaniu między dwoma walcami 17 i hydrofobowa faza, z reguły ropa naftowa, jest odprowadzana poprzez przewód 18 do zbiornika pośredniego. Ciecz zasysa się ze zbiornika pośredniego do naczynia rozdzielczego, gdzie rozdziela sięjąna oleofilowąfazę i hdrofilowąfazę. Następnie odprowadza się oleofilowąfazę do rafinerii, gdzie poddaje sięjądalszej zwykłej obróbce. Taki basen ma zwykle pojemność np. 15000 m³, przy czym jak już podano grubość warstwy szlamu lub zawiesiny wynosi około 300 cm a grubość warstwy wody około 100 cm.

Na fig. 2 są przedstawione kopce ze zubożonej w ropę naftową, posiadającej gruzełkowatą konsystencję zawiesiny, która zawiera domieszkę słomy i kory. Te kopce mająszerokość b = 300 cm i wysokość h = 170 cm. Gdy jest to pożądane, w kopcach mogą być umieszczane łatwo gnijące substancje, takie jak cięte części zielone lub tp., pochodzące z rolnictwa, parków, jak np. trawa lub krzewy, w celu osiągnięcia wzrostu temperatury dla dalszej fermentacji. Kopce są tak usytuowane, że mogą być na nich stosowane tradycyjne przetrząsacze.

Przykład I:

Do basenu według fig. 1 załadowano 10000 m³ zawiesiny o następującym składzie:

18,0% wagowych ropy naftowej (213 5,2 t)

30,0% wagowych mączki kamiennej (3558,6 t)

52,0% wagowych wody (6170,01).

Następnie dodano do tej mieszaniny około 3000 m³ wody z sąsiedniego basenu, z którego odciągnięto wodę. W warstwie zawiesiny miała miej sce podczas składowania niewielka fermentacja beztlenowa, przy czym w przeciągu 10 lat odciągnięto około 390 t ropy naftowej. Po odciągnięciu wody zawiesina była składowana na skarpie basenu i miała następujący skład:

15,2% wagowych ropy naftowej

31,0% wagowych mączki kamiennej

53,8% wagowych wody.

W przeciągu 10 lat zostało wydzielone tylko około 20% ropy naftowej znajdującej się w zawiesinie.

Przykład II:

W basenie wykonanym analogicznie jak w przykładzie I i posiadającym taką samą wielkość i wymiary umieszczono 10000 m³ zawiesiny według przykładu I. Do tego szlamu dodano następnie 3000 m³ wody. Po tym przez basen, który miał powierzchnię o wymiarach 25 m x 120 m, przeciągano tratwę z zainstalowanymi na niej: urządzeniem do wstrzykiwania powietrza i pompą szlamową. Urządzenie do wstrzykiwania powietrza było poruszane tam i z powrotem w kierunku w poprzek basenu z prędkością 2 m na minutę, przy czym podczas impulsowego wstrzykiwania powietrza o ciśnieniu 1,0 MPa w ilości 10 m³/minutę miało miejsce intensywne mieszanie wody z osadzoną na dnie zawiesiną. Podczas składowania zawiesiny w basenie nadal doprowadzano powietrze w ilości 60 m³ na m² i godzinę przez umieszczone przy dnie przewody powietrzne. Powietrze było ogrzane do temperatury 40 - 50°C. Zawiesinę wypływającą na powierzchnię wody zawracano pompą obiegową wraz z powietrzem do dolnej warstwy zawiesiny.

W ciągu 60 dni odciągnięto z powierzchni 18011 ropy naftowej. Potem odciągnięto stojącą nad zawiesiną wodę przez umieszczone pod nią przewody i poddano ją osuszaniu przez doprowadzanie powietrza ogrzanego do temperatury 40 - 50°C. Tak otrzymana wstępnie osuszona zawiesina miała następujący skład:

6,0% wagowych ropy naftowej

64,0% wagowych mączki kamiennej

30,0% wagowych wody.

Tę zawiesinę zmieszano z około 1% wagowym słomy i około 4% wagowymi ciętych części zielonych z krzewów. Cięte części zielone posiadały także domieszkę krajanki drewnianej z

183 115 płyt wiertniczych, która zawierała drobnoustroje. Takie płyty drewniane stosuje się w otworach wiertniczych. Ta tak otrzymana mieszanina miała następujący skład:

5,70% wagowego ropy naftowej

60,95 % wagowego mączki kamiennej

28,55% wagowego wody

0,95% wagowego słomy

3,85% wagowego ciętych części zielonych.

Ta mieszanina, która początkowo była jeszcze bardzo rzadkopłynna i z czasem stała się gruzełkowata, była składowana w postaci kopców o szerokości 300 cm i wysokości 170 cm. Po upływie pięciu tygodni mieszanina miała następujący skład:

2,4% wagowego ropy naftowej

69,5% wagowego mączki kamiennej

25,2% wagowego wody

2,9% wagowego słomy i ciętych części zielonych.

Podczas fermentacji poddawano mieszaninę przetrząsaniu w odstępach trzydniowych, w wyniku czego następowało ujednorodnianie i napowietrzanie.

Fermentację prowadzono jeszcze przez dalsze dziewięć miesięcy, przy czym przetrząsanie przeprowadzano już tylko w odstępach jednotygodniowych i w zależności od potrzeby wykonywano nawilżanie do zawartości około 15% Wagowych wody. Po tym mieszanina miała następujący skład:

0,8% wagowego ropy naftowej

84,8% wagowego mączki kamiennej

15,4% wagowego wody

Odzyskano więc oraz przekształcono w drobnoustroje i dwutlenek węgla około 98,5% wagowego ropy naftowej.

W przypadku zbyt małej zawartości azotu zarówno w szlamie jak i w kopcach można dodawać dalsze substancje odżywcze.

Zawartość ropy naftowej w każdej frakcji oznaczano przez ekstrakcję n-heptanem. Zawartość substancji stanowiącej osad ustalano przez filtrację i następnie wyżarzanie pozostałości przy dostępie tlenu w temperaturze 650°C. W tej temperaturze zarówno drobnoustroje jak i słoma oraz cięte części zielone ulegają utlenianiu. Zawartość ciętych części zielonych i słomy oznaczano przez filtrację, przy czym średnice porów filtra miały takie wielkości, aby oprócz ropy naftowej mogły przedostawać się przez nie zarówno woda jak i osady.

Zamiast powietrza można stosować także inne gazy, np. gazy powstające w wyniku spalania, jak również powietrze wzbogacone w tlen lub tp.

Chociaż przez mieszanie zawiesiny strumieniami gazu zapewnia się intensywne wymieszanie zawiesiny z wodą i równocześnie łączenie się oleofiłowych kropelek, można także stosować inne urządzenia mieszające, np. mieszadła mechaniczne, jak również pompy mamutowe, za pomocą których można zassać z dna zawiesinę i ponownie doprowadzić ją do basenu.

Chociaż wynalazek został objaśniony na przykładzie produktów naftowych, to nadaje się on także dla innych substancji oleofiłowych, które występują w postaci mieszaniny z substancją stałą i z fazą wodną jakąż reguły jest woda. Przesłankę stosowania sposobu według wynalazku stanowi duża lepkość zawiesiny, która powoduje, że oleofilowe kropelki trudno łączą się ze sobą w większe krople. Jako przykłady takich oleofiłowych substancji należy wymienić olej lniany, olej z orzeszków ziemnych itp. Przykładami substancji osadowych są: sadza, kreda, glina, stałe wymieniacze jonowe, proszki itp.

183 115

19 / \ ζΤ\

Fig. 2

183 115

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób usuwania hydrofobowej frakcji ciekłej, zwłaszcza ropy naftowej, produktów destylacji ropy naftowej lub im podobnych, z wodnej zawiesiny o zawartości 10-40% wagowych hydrofobowej frakcji ciekłej, zwłaszcza 15-25% wagowych, ewentualnie 18-22% wagowych, i o zawartości frakcji osadowej, np. 25-40% wagowych mączki kamiennej, przy czym tę wodną zawiesinę, ewentualnie wobec dodatku wody, składuje się w zbiorniku, zwłaszcza w basenie, i z powierzchni wody odciąga się hydrofobową frakcję ciekłą a z zawiesiny wodnej odciąga się wodę, znamienny tym, że zawiesinę w zbiorniku powtórnie miesza się z wodą i na powierzchni wody odciąga się hydrofobowąfrakcję ciekłą, po czym z zawiesiny, wykazującej mniejszy udział hydrofobowej frakcji ciekłej, odciąga się wodę i ewentualnie obniża się dalej zawartość hydrofobowej frakcji ciekłej w zawiesinie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanie zawiesiny z wodąprowadzi się za pomocą strumieni gazu, zwłaszcza strumieni powietrza.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że gaz, zwłaszcza powietrze, wprowadza się do zawiesiny impulsowo, korzystnie pod ciśnieniem 0,5-1 MPa, zwłaszcza w ciągu 1 -5 sekund.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że gaz, zwłaszcza powietrze, wprowadza się do lub pod zawiesinę.
5. Sposób według jednego z zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że gaz, zwłaszcza powietrze, przed wprowadzeniem ogrzewa się, zwłaszcza do temperatury 40-50°C.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że gaz, zwłaszcza powietrze, wprowadza się do zawiesiny poprzez wodę.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiesinę, wypływającą na powierzchnię wody, zawraca się, ewentualnie razem z powietrzem, do zawiesiny znajdującej się na dnie zbiornika.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zakończonym oddzielaniu hydrofobowej frakcji ciekłej odciąga się wodę.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiesinę miesza się z drobnoustrojami, zwłaszcza z podłożami nośnikowymi mikroorganizmów, takimi jak drewniane płyty wiertarskie, które rozkładają hydrofobową frakcję ciekłą.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiesinę miesza się z ciętą zielonką, np. z trawy i krzewów.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do zawiesiny doprowadza się źródła azotu.
12. Urządzenie do oddzielania hydrofobowej frakcji ciekłej, zwłaszcza ropy naftowej, produktów destylacji ropy naftowej lub im podobnych, z wodnej zawiesiny, mające zbiornik, wykazujący co najmniej jedną wodoszczelną warstwę, np. zawierającą glinę, tworzywo sztuczne lub im podobne, która niesie warstwę tłucznia i/lub żwiru, i wykazujący urządzenie do powierzchniowego odciągania dla powierzchniowej warstwy wody i dla na niej pływającej warstwy, znamienne tym, że w warstwie tłucznia i/lub żwiru jest umieszczony przewód do odciągania cieczy i/lub przewód do doprowadzania gazu.
13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że jest wyposażone w tratwę, ruchomą wzdłuż powierzchni wody i niosącą urządzenie do wstrzykiwania gazu i/lub urządzenie do pompowania szlamu.
14. Urządzenie według zastrz. 12 albo 13, znamienne tym, że urządzenie do wstrzykiwania gazu ma zbiornik ciśnieniowy gazu.
15. Urządzenie według zastrz. 12 albo 13, znamienne tym, że urządzenie do pompowania szlamu ma przewód ssący z wlotem umieszczonym blisko powierzchni wody.

* * *

183 115